Главная Промышленная автоматика.

Определение сопротивлений для описания характеристик, связанных со сжатием коэффициента усиления, можно осуществить полностью экспериментальным путем. Для этого можно воспользоваться установкой, структурная схема которой показана на рис. 14.14. Основой ее является использование амплитудно-модулированного сиг нала, В данном случае режим модуляции осуществляется с помощью р-г-и-модулятора, который расположен перед усилителем. Сигнал, пропорциональный амплитуде входной мощности, выделяется детектором, подается на анализатор цепей и используется для задания координаты по оси х (входная мощность). Таким образом, на экране анализатора параметров цепей регистрируется коэффициент усиления в зависимости от входной мощности, что позволяет измерять такую характеристику усилителя, как сжатие коэффициента усиления с учетом изменения смещения по постоянному току и нагрузочных сопротивлений,

14,2.3 РЕАЛИЗАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ

Кроме задач, связанных с нелинейным режимом, при проектировании усилителей мощности возникают и другие задачи. Размеры транзистора должны увеличиваться с ростом уровня мощности. Это приводит к уменьщеиию входного и выходного сопротивлений до такого уровня, при котором пренебрегать потерями в цепях согласования нельзя. Если предположить, что активная составляющая сопротивления транзистора щириной затвора 1 мм составляет 3-6 Ом, то можно оценить потери при переходе к транзистору с щириной затвора 6 - 10 мм. Для современных серийных транзисторов такая оценка дает мощность на единицу ширины затвора 0,4-0,7 Вт/мм. При необходимости получения уровней мощности 3 - 5 Вт нужно обратить особое внимание на определение возникающих потерь. В данном случае существуют различные подходы, позволяющие уменьшить потери коэффициента усиления. Рассмотрим некоторые из них.

Параллельное включение каскадов Классический подход к параллельному включению двух идентичных усилительных модулей с использованием направленных ответвителей обеспечивает решение двух задач, получение полного согласования усилителя без согласования отдельных каскадов и обеспечение необходимой развязки двух каскадов [114]. Конечно, в данном случае можно воспользоваться еще одним преимуществом такого подхода, связанным с увеличением вдвое выходной мощности без ухудшения условий согласования. Однако при этом требуются хорошо согласованные усилительные модули, что усложняет выбор транзистора и согласование отдельных модулей. Такой подход получил пшрокое развитие. В настоящее время можно говорить о разработке на серийных транзисторах узкополосных усилителей с выходной мощностью 10 Вт и широкополосных - с мощностью 1 Вт (табл. 14.2, 14.3). Потери в направленных ответвителях составляют 0,2 -0,5 дБ, чем можно пренебречь, если коэффициент усиления отдельных каскадов достаточно высок. В противном случае эти потери могут влиять на общий коэффициент полезного действия усилителя (см. зависимости КПД от потерь, разд. 14.3).

При увеличении уровня сложности таких схем необходимо учитьшать существующий предел, который определяется потерями из-за соединения каскадов в усилителе. В данном случае целесообразно использовать преимущества схем, построенных, например, на специальных мостах, которые имеют малые потери и более просты в изготовлении [154, 219], чем мосты Ланге. Высокая сложность таких схем была продемонстрирована в работе [Зб], в которой была использована радиальная структура усилителя (общий КПД = 90%, число отдельных модулей 12). Широкополосность усилителя (7,7 -9,9 ГГц) была ограничена характеристиками отдельных модулей. При такой конструкции усилителя возможно получение большей широкополосности.



Таблица 14.2. Характеристики усилителей мощности с выходной мощностью менее 4 Вт

Год пуб-

/. ГГц

Д/ГуДБ

Выходной каскад

Источник

-max

Структура усилителя

информации

ликации

Число ПТШ

Суммарная ширина затвора, мм

1979

12,1

Один каскад

1976

Один каскад

[66]

1976

0,16

3-дБ направленные ответвитепи

[82, 83]

1978,1976

Комбинированная (3 канала)

[93]

1979

12,1

Один каскад

[152,153]

1978

3-дБ направленные ответвитепи

[154]

1979

Усилители на мостах и направленных ответвителях (4 канала)

[151]

1978

Один каскад

[155]

1980

0,02

Один каскад с обратной связью

[174]

1979

10,4

Полупроводниковая ИС

[188]

1978

Один каскад

[189]

1976

3-дБ направленные ответвитепи

[190]

1977

Один каскад

[202]

1979

14,5

То же

[220]

1976



Таблица 14.3. Характеристики усилителей мощности с выходной мощностью более 4 Вт

Источник информации

Год публикации

/, ГГц

Д/Су, дБ

шах Вт

Выходной каскад

Число ПТШ

Суммарная ширина затвора, мм

Структура усилителя

[36]

1979

28,8

Радиальная структура

[50]

1980

3-дБ направленные ответвители

[52]

1978

10,4

То же

[74]

1980

Внутреннее согласование

[78]

1979

28,8

3-дБ направленные ответвитехш

[79]

1978

15,6

Направленные ответвители (3 канала)

[81]

1979

67,2

Внутреннее согласование и 3-дБ направ-

ленные ответвители

[81]

1979

33,6

Внутреннее согласование

[80]

1979

11,2

Внутреннее согласование {Ку =5 дь)

[142, 143]

1980

10,4

28,8

Внутреннее согласование

[203]

1980

18,7

То же

[213]

1980

121,6

Внутреннее согласование и 3-дБ направ-

ленные ответвители

[219]

1977

С использованием сумматоров (4 канала)

[222]

1978

19,2

Внутреннее согласование и 3-дБ направ-

ленные ответвители

[249]

1978

3-дБ направленные ответвители





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [92] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0042